التصميم الامثل للمختبرات العلمية: مقالة علمية للدكتور سامي محسن

تاريخ النشر: 13/09/2020
عدد المشاهدات: 62
تم نشر الموضوع بواسطة: اعلام قسم هندسة تقنيات التكييف والتبريد
ملخص المقالة :
تهدف هذه المقالة الى تصميم المختبرات العلمية التي تعني بتحقيق جميع المتطلبات الوظيفية والتربوية , وذلك عن طريق الاخذ بعين الاعتبار جميع المعايير والمعدلات التصميمية لكل عنصر من عناصر المختبر (الفراغات) العلمي وذلك بالرجوع الى نوع المادة العلمية والمفردات المنهجية واعطاء التوصيات اللازمة بذلك لغرض تحديد معايير الجودة المختبرات العلمية المثالية .
تمثل هذه المقالة دراسة كيفية رفع كفاءة الاداء الوظيفي لفراغات المختبرات العلمية وذلك من خلال دراسة كل من :
1- المعايير التصميمية لفراغات المختبرات العلمية (Room data)
2- المعدلات التصميمية لفراغات المختبرات العلمية
وصولا الى اهم النتائج والتوصيات التي تمثل المعايير والمعدلات التصميمية لفراغات المختبرات العلمية والتي
بدورها تعمل على رفع الكفاءة الاداء الوظيفي لها .
3- المعايير التصميمية لفراغات المختبرات العلمية وتشمل ما يلي :
أولا: طبيعة النشاط داخل الفراغ (use of space)
يعتبر فراغ المختبرات العلمية المكون الاساس الذي يتكون فيه لدى الطلاب الصورة الذهنية الواضحة عن المفاهيم العلمية والتعرف على طبيعة تطبيقها في الحياة العملية. وتشمل مايلي :
أ‌- طبيعة النشاط من حيث نوع العمل : وتشمل مايلي :
1- القاء المحاضرة , كتابة المحاضرة على السبورة , تدوين الطلاب للدرس , عرض الافلام .
2- قيام المحاضر باجراء التجارب امام الطلاب .
3- قيام الطلاب باجراء التجارب بانفسهم على شكل مجموعات وتشمل مواد مختلفة والتي تحتاج بدورها الى مواد مختلفة مثل الحرارة , الماء , وبعض المركبات الكيمياوية والشرائح والعينات .
ب‌- طبيعة النشاط حسب طبيعة العمل :
يتطلب العمل داخل فراغ المختبر ان يكون تجمع الطلاب على احد الاشكال التالية :
1- تجمع الطلاب على شكل مجموعات مكونة من 6,5 طلاب لاعداد التجربة بانفسهم .
2- تجمع الطلاب على شكل محيطي حول طاولة واحدة لمشاهدة التجربة التي تعد من قبل المدرس وتدوين ملاحظاتهم .
3- تجمع الطلاب على شكل مجموعات باتجاه السبورة لمشاهدة شرح المحاضرة النظرية من قبل المدرس وتدوين ملاحظاتهم .
ثانيا : طبيعة المستعملين للفراغ وعددهم :
عدد الطلبة المستعملين للفراغ ان لايتجاوز (30-40) طالب للمختبر الواحد .
ثالثا: تقسيم مكونات الفراغ : تقسم الى جزئين :
أ‌- الجزء الاول : فراغ الصالة الرئيسية :
تقسم فراغ الصالة الرئيسية الى جزئين , الجزء الاول يخصص للطلاب بحيث الاثاث الخاص بالمختبر يسمح للحركة بحرية لاجراء جميع التجارب بدون مشاكل .
والجزء الثاني يخصص للمدرسة ويشمل المساحة الامائية للمختبر والتي يجب ان تكون كافية لاستيعاب اثاث المدرس والسماح له بالحركة بحرية اثناء الشرح واعداد التجارب بدون مشاكل .
ب‌- الجزء الثاني : فراغ التخزين والتحضير :
يشمل 20% من فراغ الصالة الرئيسية ويقسم الى جزئيين :
الجزء الاول يستخدم لتحضير واعداد التجارب
الجزء الثاني يستخدم لتخزين الوسائل التعليمية , كما موضح في الشكل (1) ادناه .
رابعا: علاقة فراغ المختبرات العلمية بالفراغات الاخرى :
فراغ المختبرات العلمية لا يصدر ضوضاء ولا يحتاج الى ضوضاء , وعليه يجب ان تكون علاقته قوية مع فراغ فصول الدراسية , وفراغ الادارة و ضعيفة مع الفراغات التي تصدر ضوضاء مثل الملاعب , وتفضل ان تكون في الادوار الارضية . كما موضح في الشكل (2) .
خامسا: الفتحات وتقسم الى :
أ‌- فتحات الشبابيك : يجب ان تكون كافية لإدخال الضوء وتوفير التهوية وعلية ان تكون مساحتها 20% من المساحة السطحية للمختبر وارتفاعها 2.20م وان تصنع من الالمنيوم لقلة حجزها للضوء .
ب‌- فتحات الابواب : يفضل انت تكون للخارج وان تكون قرب السبورة لإشراف المدرس على دخول وخروج الطلبة , وان تكون بأبعاد 1.2م عرض و 2.10م ارتفاع لسهولة دخول ذوي الاحتياجات الخاصة .
سادسا: مواد التشطيب :
يجب ان تشطب الجدران والارضيات بالمواد المقاومة للأحماض والقلويات لسهولة الغسل والتنظيف .
سابعا: التجهيزات الداخلية :وتشمل
أ‌- الاثاث المختبري الثابت : طريقة توزيع وترتيب الاثاث الداخلي تتم حسب استخدام تجهيزات الاثاث الثابت داخل المختبرات العلمية , كما في الشكل (3)ادناه

ب‌- تجهيز الاثاث المتحرك : ويشمل :
1- كراسي المختبر : يجب ان تصنع من الحديد او الخشب وان تكون سهلة التخزين وبقياسات تتناسب مع مقاسات الطلبة .
2- طاولات المختبر : ايضا تصنع من الحديد او الخشب ويجب ان تكون ذات اسطح مقاومه للإحماض والقلويات وان تكون سهلة الحركة وذات مقاسات تتناسب مع مقاسات الطلبة والمختبر .
3- طاولات متحركة : تتحرك على عجلات وتستخدم لنقل مواد واجهزة التجارب ضمن فضاء المختبر .
ت‌- الوسائل التعليمية والاجهزة :
وتشمل السبورة العادية او المتحركة وتموضع خلف راس المدرس , لوحة تعليق , لوحة عرض ضوئية , نماذج مصنعة , ومواد وعدد اخرى تستخدم لتنفيذ التجارب .
ثامنا: معايير الامن والامان داخل فراغ المختبر : وتشمل ما يلي :
1- وجود مخرجيين او بابين تفتح للخارج .
2- وجود طفايات للحريق وصندوق اسعافات اولية .
3- وجود جهاز انذار للكشف عن الحريق .
4- وجود مراوح شفط للتهوية .
5- عزل المواد الكيمياوية الاشتعال وتعليمها بخط واضح .
6- وجود كفوف مطاطية ونظارات زجاجة لأغراض التجارب .
7- وجود ستائر معدنية للشبابيك غير قابلة للاشتعال من الالمنيوم .
8- وضع اسطوانات الغاز خارج المختبر ان وجدت .
2- المعدلات التصميمية لفراغات المختبرات العلمية :
من خلال دراسة المعايير التصميمية الحاضر بفراغ المختبرات العلمية يمكن التواصل الى المعدلات التصميمية لها دور كبير في تحديد شكل الفراغ وابعاده وتمثيل ما يلي :
أ‌- حجم الاثاث المدرسي داخل الفراغ :
من خلال الرجوع الى بند المعايير التصميمية للتجهيزات الداخلية الخاصة بالمختبرات العلمية التي توضح مقاسات ابعاد الاثاث للمختبر (الكراسي والطاولات) ومن خلال دراسة حركة الطالب حول هذه الاثاث يمكن استنتاج المساحة المخصصة للأثاث مع مساحة الحركة الجانبية والخلفية للطالب , كما موضح بالشكل (6) ادناه .


ب‌- ترتيب الاثاث داخل المختبر :
ترتيب وتوزيع الاثاث داخل فراغ المختبر يعني بتحديد جميع انواع الفراغات المكونة للمختبر . وكما موضح في الشكل (7) ادناه .
-المرونه في توزيع وترتيب الاثاث داخل فراغ المختبر العلمي :
تهدف هذه الدراسة الى توضح الطرف الخاصة بترتيب وتوزيع الاثاث داخل المختبر العلمي الواحد بحيث يمكن استخدامه لأكثر من وظيفة واحد وكما موضح في المقترحات الثلاثة التالية:
المقترح الاول :
ترتيب وتوزيع الاثاث على شكل مجموعات عمل تسمح للطلاب بأعداد التجارب بأنفسهم تحت اشراف التدريسي , كما موضح بالشكل (8) ادناه .
المقترح الثاني :
ترتيب وتوزيع الاثاث على شكل محيطي حول طاولة واحدة , يسمح للتدريسي باعداد التجربة على طاولته الخاصة ومشاهدة الطلبة للتجربة , كما موضح بالشكل (9) .
المقترح الثالث :
ترتيب وتوزيع الاثاث حول الطاولات على شكل قاعة دراسية باتجاه السبورة ومشاهدة الطلبة المحاضرة نظرية يقوم التدريسي بشرحها , كما موضح في الشكل (10) ادناه .
التوصيات :
يوضح بما يلي :
1- ان تكون السعة القصوى للمختبر العلمي (40) طالب .
2- ان تصمم المختبرات العلمية في اماكن هادئة وبعيدة عن الضوضاء .
3- يفضل ان تكون ملاصقة مع القاعات الدراسية .
4- ان تكون غير ملاصقة مع الادارة او الملاعب .
5- ان تكون في الادوار الارضية .
6- ان يكون لها مدخلان احدهما للخارج مع توفير الاضاءة والتهوية الجيدة .
7- ان تشطب اسطح العمل بمواد مقاومة للإحماض والقلويات .
8- ان يراعى تصميم الامن والامان .
النتائج :
من خلال ما تم التطرق اليه هذا البحث يمكن تحديد معايير الجودة للمختبرات العلمية المثالية التي تهدف الى اعطاء نتائج دقيقة وصحيحه للتجارب والفحوصات المختبرية عن طريق تطبيق نظام الجودة وفقا للمواصفة القياسية العالمية الايزو AAC17025 وكما مدرج في ادناه :
معايير الجودة في المختبرات العلمية
1. تصميم المختبر بالحجم المناسب، حيث يجب أن يتسع لعدد الطلاب، ولتجاربهم التي سينفذونها داخله.
2. تحديد المهام، والواجبات، والصلاحيات، لكل طالب، ولكل قسم في المختبر.
3. تأمين وسائل الحماية للطلبة، وتدريبهم على كيفية استخدامها.
4. تأمين نظام تهوية، وإضاءة في داخل المختبر.
5. توفير نظام إنذار ذاتي، وكذلك توفير نظام إطفاء للحرائق، حيث يجب أن يعملا وفقاً للخصائص العامة للمختبر، وضمن برامجه، ودرجة الخطورة فيه.
6. العمل على وضع التعليمات التحذيرية، والإرشادية الخاصة بالسلامة المختبرية، وذلك عن طريق تعليق لافتات، أو لوحات في داخل المختبر وعلى أبوابه الخارجية، وذلك للحد من الحوادث التي قد يتعرض لها الأفراد، عن طريق زيادة وعيهم بالمخاطر المختلفة.
7. وجود صندوق خاص بالإسعافات الأولية داخل المختبر، وذلك من أجل التعامل مع الحوادث المختلفة التي قد تحدث بسبب التعرض لمواد كيميائية، أو صدمات كهربائية، أو مخاطر ميكانيكية، أو فيزيائية، أو بيولوجية.
8. توفير عدد من الصناديق المغلقة الخاصة بالنفايات التي يتم إنتاجها داخل المختبر، ويجب الحرص على التخلص منها بشكل يومي.
9. وضع برنامج زمني خاص بالصيانة الدورية للأجهزة والمعدات في المختبر.
10. تدوين كافة البيانات والمعلومات الخاصة بالأجهزة والمعدات المختلفة مثل: سنة الصنع، والجهة المصنعة، واسم الشركة التي قامت بإنتاج هذه الأجهزة.
11. توفير الظروف المناسبة لإجراء التجارب المختبرية.
12. تصميم تقارير خاصّة بنتائج التجارب التي يتم إجراؤها.